JPH08511176A - 電気的喫煙物品に使用するための管状加熱器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 円筒形管（３００）は金属のような機械的に強くかつ柔軟な電気伝導体で作られ、多数の分割された領域を有している。セラミックのような電気絶縁体（３１０）は一つの露出された部分（１１０）を除いて外表面上に適用される。次いで電気抵抗加熱器（１２２）が絶縁領域に適用され、下にある電気伝導領域に一端で電気接続される。電気伝導体は出力源の負の端子に接続される。全ての加熱器の他端は出力源の正の端子に連結されるように適応される。従って、電気抵抗加熱回路は管が全ての加熱素子のための共有地として作用するように形成される。管状加熱器は多数の伸びたブレードを有する露出された端ハブを含むことができる。各ブレードは上部に付着されて個々の加熱器を有することができる。あるいは、一つおきのブレードが上部に付着されて加熱器を有することができる。加熱器を全く有さないブレードは発生した蒸気の外部への逃避を最小にするためのバリヤーとして機能する。これらのバリヤーブレードは隣接ブレード上の加熱器のための放熱子としても機能する。

Description

【発明の詳細な説明】 電気的喫煙物品に使用するための管状加熱器発明の技術分野 本発明は電気的喫煙物品に使用するための加熱器に関し、特に電気的喫煙物品 に使用するための管状加熱器に関する。関連技術の説明 従来から知られている一般的な喫煙具はタバコの燃焼の結果として使用者にフ レーバーや香気を運搬する。燃焼材料、主にタバコは喫煙中８００℃を越える一 般的なシガレット内の典型的な燃焼温度で適用された熱の結果として酸化される 。マウス端で吸い込むことによってタバコの隣接材料を通して熱が吸引される。 このような加熱中、燃焼材料の非効率な酸化が起こり、様々な蒸留物や熱分解化 合物が生成する。これらの化合物は喫煙具本体を通して使用者の口の方に吸引さ れるにつれて、それらは冷却及び凝縮してエアロゾル又は蒸気を形成し、消費者 に煙とともにフレーバー及び香気を与える。 従来のシガレットはそれらに関連して様々な認識されている欠点を有する。そ れらの欠点のうちにはプッと煙を吹き出す間にくすぶっている副流煙の生成があ り、それは非喫煙者を不快にさせる。いったん火をつけると、それらは充分に燃 焼され又は廃棄されなければならない。従来のシガレットに再び火をつけること は可能であるが、認識している喫煙者にとって主観的な理由（フレーバー、味、 臭い）のため通常興味がない。 従来のシガレットに対する前記代案には燃焼材料自体が喫煙者によって吹込ま れるエアロゾルにフレーバー物質を直接与えないものが含まれる。これらの喫煙 物品では、フレーバーの付いたエアロゾルを放出する熱活性材料を含有する区域 を通って及び加熱材料を越えて吸われるときに燃焼可能な加熱材料、典型的には 炭素質が燃焼され空気を加熱する。この種の喫煙具は副流煙をほとんど生成して いない又は全く生成しないときは、燃焼生成物を生成するがいったん火をつける と従来の感覚で将来使用するために吸うためには適さない。 上記のような従来の炭素材料加熱喫煙具では使用中燃焼が起こる。この方法は 燃焼材料が崩れ落ちて周囲の大気と相互に作用するので多くの副生物を自然に生 じる。 出願人が共通する米国特許No.５０９３８９４；５２２５４９８；５０６０６ ７１及び５０９５９２１は喫煙者が選択的に一時中断したり再び開始したりしな がら副流煙を有意に減らす様々なフレーバー発生物品や電気抵抗加熱素子を開示 している。しかしながら、これらの特許に開示されたシガレット物品はあまり長 持ちせず、広範な又はひどい取扱いのためにつぶれたり、引き裂けたり又は破壊 されたりする。ある条件では、これらのシガレット物品は電気ライター中に挿入 されるとき粉砕されることもある。それらはいったん喫煙されると、さらに弱く なり、ライターから除去されるとき引き裂かれ又は破壊される。 国際特許出願ＷＯ９４／０６３１４はライターと協同するように適応された新 規なシガレットと新規な電気出力ラ イターを含む電気喫煙システムを記載する。そのライターの好ましい具体例とし てはシガレットのタバコロッド部分をスライドして受ける構成で設けた多数の金 属正弦波（sinusoidal）加熱器を挙げている。 ＷＯ９４／０６３１４のシガレットの好適な具体例はタバコをつめた管状支持 体、管状支持体のまわりに上包みされるシガレット紙、支持体のマウスピース端 にある通過フィルタープラグ及び支持体の反対（遠い）側にあるフィルタープラ グ（シガレットを通って軸方向に空気を流すように限定することが好ましい）を 含むことが好ましい。シガレットとライターはシガレットがライターに挿入され ると、個々の加熱器が喫煙のたびに加熱されるにつれて、各加熱器がシガレット に対して支えていた場所のシガレットのまわりの部分で局部的な炭化が起こる。 いったん全ての加熱器が活性化されると、これらの炭化された部分は互いに密接 に配置され、シガレットの支持部の中央部分を取り囲む。加熱器で運ばれた全エ ネルギー及び最大温度によっては、炭化された部分はシガレット紙の単なる変色 以上のものを示す。最も多い用途では、炭化はシガレット紙及びその下にある支 持材料内で少なくとも微細な破壊をつくり、その破壊はシガレットを機械的に弱 くする傾向を示す。ライターから引き出されるシガレットのために、炭化した部 分は加熱器を通りすぎて少なくとも部分的にスライドしなければならない。シガ レットが湿っていたり又はいじられていたり又はよじれていたりするような悪い 条件では、シガレットはライターから引き出されるときに破壊され又は 部分的に残留される傾向がある。ライタージグ内に残ったかけらはライターの適 切な操作を妨げかつ／又は次のシガレットの喫煙に異味を運搬する。もし引き出 されるときにシガレットが二つにつぶれるなら、喫煙者は欠けたシガレット製品 の不満だけでなく、別のシガレットを楽しむまえにつまったライターからの清浄 屑に直面することになる。 ＷＯ９４／０６３１４のシガレットの好適な具体例はシガレットのマウスピー ス端のフィルタープラグと遠い端のプラグとの間で本質的に中空管である。この 構造は隣接表面上でエアロゾルの最小の侵入と凝縮でエアロゾルが支持体から離 れて放出できるような充分な空間を提供することによって喫煙者への運搬を高め ると考えられている。 喫煙者が所望の時期に喫煙を中断し次いで再開することを可能にしながら、望 ましくない副流煙を有意に減らす提案がいくつかなされている。例えば、出願人 の共通する米国特許No.５０９３８９４；５２２５４９８；５０６０６７１及び ５０９５９２１は様々な加熱素子とフレーバー発生物品を開示する。ＷＯ９４／ ０６３１４は制御及び論理回路によってタバコの吸い込みを感知して作動される 加熱器を有する電気喫煙物品を開示する。加熱器は適当量の熱をシガレットに伝 達するために相対的に薄い曲がりくねった構造で、軽量であることが好ましい。 これらの装置と加熱器は既述の問題を克服し、前述の目的を達成するけれども 、多くの具体例はタバコ香味媒体が加熱されて蒸気を形成するようにかなりの量 の凝縮物の形成によって悩まされる。これらの蒸気は相対的に冷たい様 々な電気接点及び組合わせられる制御及び論理回路上に凝縮するので問題を生じ る。さらに、凝縮物はシガレットのタバコ媒体の本質的に備わっているフレーバ ーに影響を与える。理論によって拘束することは望まないが、凝縮は喫煙物品を 通って吸い込まれた周囲空気の圧力勾配と流れパターン及び加熱器集成体の電流 デザイン（current designs）の結果であると信じられている。タバコ香味媒体 の加熱は蒸気を放出させ、それは冷却されて相対的に冷たい成分の表面上に凝縮 物を生じる。凝縮物はショートを起こし、他の望ましくない性能低下を招く。 さらに、提案された加熱器は円筒形タバコ媒体を挿入及び除去することによっ て、また挿入されたシガレットを適合又はいじることによって誘発される応力の ため機械的に弱くなり故障が生じやすい。 また、電気喫煙物品はシガレットの挿入及び除去によって妨げられる相対的に 複雑な電気接続を必要とする電気抵抗加熱器を使用する。 本発明によれば、タバコ香味媒体を加熱するための電気エネルギー源を有する 喫煙物品に使用するための加熱器であって、その加熱器が： 導電性材料の支持体； 前記支持体の少なくとも一部分に付着した電気絶縁体； 及び 前記電気絶縁体に付着した電気抵抗加熱素子 を含み、前記加熱素子の第１端が前記導電性支持体に電気的に接続され、前記加 熱素子の第２端及び前記加熱素子の 第１端と第２端の間の前記加熱素子の部分が前記絶縁体によって前記導電性支持 体から電気的に絶縁され、前記支持体及び前記加熱素子の前記第２端が電気エネ ルギー源に電気的に連結されるように適応され、抵抗加熱回路が前記加熱素子を 加熱するために形成され、それがタバコ香味媒体を順に加熱する加熱器が提供さ れる。 また本発明によれば、円筒形シガレットを加熱するためのエネルギー源を有す る喫煙物品に使用するための加熱器であって、その加熱器が： （a）挿入された円筒形シガレットを受けるための受口を規定する多数の導電 性ブレードと（b）喫煙物品内に支持された導電性の、共通の端ハブ（end hub） （ブレードは端ハブから伸びている）を規定するために多数の間隙を設けた導電 性材料の円筒管； 多数の導電性ブレードの少なくとも一つの上に付着された電気絶縁体； 前記絶縁体に付着された電気抵抗加熱素子 を含み、前記加熱素子の第１端は多数の導電性ブレードの少なくとも一つに電気 的に連結され、前記加熱素子の第２端及び第１端と第２端の間の前記加熱素子の 部分が前記絶縁体によって前記少なくとも一つの導電性ブレードから電気的に絶 縁され、前記端ハブは電気エネルギー源と電気接触されるように適応され、前記 加熱素子の第２端は電気エネルギー源と電気接触されるように適応され、抵抗加 熱回路は前記電気抵抗加熱素子を加熱するために形成され、それが挿入されたシ ガレットを順に加熱する加熱器が提供さ れる。 さらに本発明によれば、円筒形シガレットを加熱するための電気喫煙物品に使 用するための加熱器を形成する方法であって、以下の工程を含む方法が提供され る： 導電性材料を与える； （a）間に間隙を有する導電性材料から多数のブレード、及び （b）共通の端ハブをブレードが共通端領域から伸びるように形成する； 多数の導電性ブレードの少なくとも一つの上に電気絶縁体を形成する； 加熱器の第１端が少なくとも一つの導電性ブレードと電気接触されるように形 成された電気絶縁体上に電気抵抗加熱器を形成する； 形成された加熱器の第２端上に電気接点を形成する；及び挿入されたシガレッ トを受けるための円筒形受口中に多数のブレードと共通領域を形成する。 本発明を具体化する加熱器は燃焼を持続させないでタバコ媒体から発生する利 点を有する。 本発明の具体例はそれらが望ましくない副流煙の発生を減らす利点とともにさ らに喫煙者に中断して再使用することを可能にさせる利点を有する。 さらに、上記利点は喫煙物品内のエアロゾル又は喫煙凝縮物を減らしながら達 成することができる。 本発明の好ましい具体例は所望の数だけ喫煙（一服）することを可能にする利 点を有し、それはタバコの主観的品 質を犠牲にしないでタバコの喫煙数又は喫煙時間を変化させることを容易にでき るものである。 本発明の具体例はシガレットの挿入及び除去のために機械的に好適な喫煙物品 のための加熱素子を提供する利点を有する。それは組合わせられる出力源への電 気抵抗加熱器の接続を単純化し、それは製造上さらに経済的な加熱器を提供する ものである。好ましくはこれらの利点は簡単で容易な方法で達成される。 本発明の好ましい具体例では、金属のように機械的に強く可撓性の電気伝導体 であり、多数の分割された領域を有する円筒形管が提供される。セラミックのよ うな電気絶縁層は露出される部分を除いて外表面上に適用される。電気抵抗材料 は次いで絶縁領域に適用され、加熱素子を形成するために下にある導電性領域に 一端で電気接続される。この導電性領域は出力源の負端子に接続される。全ての 加熱器の他端は出力源の正端子に接続されるように適応されている。従って、電 気抵抗加熱回路は管が全ての加熱素子のための共有地として作用するように形成 される。 管状加熱器は多数のブレードを備えた露出された端ハブを含むことができる。 各ブレードはその上に個々の加熱器を有している。加熱器を全く有さないブレー ドは発生した蒸気の外への逃避を最小にするためのバリヤーとして機能する。こ れらのバリヤーブレードは隣接ブレード上の加熱器のための冷却用放熱器として 機能する。 本発明の具体例は実施例によって、また添付図面を参照して以下記載されるだ ろう。図面の簡単な説明 図１は本発明を具体化した加熱器を使用する喫煙物品を部分的に露出した全体 図である； 図２は本発明の具体例とともに使用されるシガレットの横断面図である； 図３は本発明を具体化した加熱器ジグの横断面図である； 図４は本発明を具体化した管状加熱器の露出側面図である； 図５は金属支持体を有する加熱器ブレードの露出側面図である； 図６Ａは多数の交互バリヤーとその間に伸びる加熱器ブレードを有する二重ハ ブの断面図である； 図６Ｂはブレード間の間隙が延長されたＵとして形成されている以外は図６Ａ のそれと同じ具体例である； 図７は規定したブレードごとに付着させた加熱素子を有する図６Ａに表わされ た具体例の全体図である； 図８は単一の支持ハブを有する加熱器の全体図である； 図９は螺旋状の間隙を有する管状加熱器の全体図である； 図１０は加熱器ブレードの内側表面上に加熱素子を有する管状加熱器の露出側 面図である； 図１１は回転する前の加熱器ブレードの配列の全体図である； 図１２は共通のブレードを有する管状加熱器の全体図である； 図１３は折りたたむ前の加熱器ブレードの配置の上面図である；そして 図１４は管状加熱器の別の配置の全体図である。ベストモードの詳細な記述 本発明を具体化した喫煙システム２１は一般に図１及び図２を参照すれば理解 される。喫煙システム２１は円筒形エアロゾル発生管又はシガレット２３及び再 使用可能なライター２５を含む。シガレット２３はライター２５の前端２９でオ リフィス２７に挿入しそこから除去できるように適応されている。喫煙システム ２１は従来のシガレットと同じ方式で使用される。シガレット２３は１以上の喫 煙サイクル後廃棄される。ライター２５はシガレット２３より多い数の喫煙サイ クル後、廃棄されることが好ましい。 ライター２５はハウジング３１を含み、前及び後部分３３及び３５を有する。 シガレット２３を加熱するための加熱素子にエネルギーを供給するための出力源 ３７はライター２５の後部分３５に設けることが好ましい。後部分３５は出力源 ３７の置換を容易にするためにスクリュー又はスナップ嵌め部品のようなもので 簡単に開けたり、閉じたりできるように適応されることが好ましい。前部分３３ は後部分３５の出力源３７と電気的に通じるようにされて加熱素子と回路を収容 する。前部分３３はＺ型継手で又はソケット嵌めによって後部分３５に容易に接 続されることが好ましい。ハウジング３１は硬い耐熱性材料で作られることが好 ましい。好適な材料は金属ベースの材料又はさらに好ましくはポリマーベースの 材料を含む。ハウジング３１は 喫煙者の手に心地良くなじむように適応することが好ましく、実際の好適な具体 例では１０．７ｃｍ×３．８ｃｍ×１．５ｃｍの全体寸法を有する。 出力源３７はシガレット２３を加熱する加熱素子のために充分な出力を提供で きるような大きさにされている。出力源３７は置換可能かつ再充電可能であるこ とが好ましく、コンデンサーのような装置、又は好ましくはバッテリーを含む。 実際の好ましい具体例では、出力源は置換可能で再充電可能なバッテリーであり 、例えば連続して連結した四つのニッケルカドミウムバッテリー電池（全体で約 ４．８〜５．６ボルトの非負荷電圧）である。しかしながら、出力源３７の必要 な特徴は喫煙システム２１の他の部品の特徴、特に加熱素子の特徴に照らして選 択される。米国特許No.５１４４９６２は再充電可能なバッテリー源及びバッテ リーによって充電される急速放電コンデンサー出力源のような、本発明の喫煙シ ステムと連結されて有用な出力源のいくつかの形態を記載する。この文献は参考 としてここに組入れる。 シガレット２３を加熱するための、好ましくはライター２５に対してシガレッ トを包むための実質的に円筒形の加熱器ジグ３９、及び出力源３７から加熱器ジ グの加熱素子（図１及び２に示さない）に予定量のエネルギーを運ぶための電気 制御回路４１をライターの前部分３３に設けることが好ましい。以下詳細に記載 するように、一般的な環状の末端ハブ１１０は加熱器ジグ３９の内部に設けられ るように固定され、例えば溶接され、例えば図３に示すように スペーサー４９に固定される。もし加熱器が二つの端ハブを有するなら、いずれ かのハブは固定された末端部として役立つことができる。実際に好ましい具体例 では、加熱器ジグ３９は挿入されたシガレット２３の表面の周囲の多数の、例え ば八つの領域を加熱するために回路４１の制御下、出力源３７によって個々に電 圧を印加された、図３に示され以下に詳述するようなハブから伸びるように支持 された多数の軸方向に位置した加熱素子１２２を含む。八つの加熱素子１２２は 従来のシガレットのように８回の喫煙を実現することが好ましく、八つの加熱素 子はバイナリー装置を有する電気制御に通じている。所望の数の喫煙を発生する ことができ、例えば挿入されたシガレットあたり、５−１６、好ましくは６−１ ０又は８である。以下説明するように加熱器の数は所望の数の喫煙（puffs/ciga rette）を越えてもよい。 回路４１は喫煙者がシガレット２３を吸うときに起こる圧力損失に対して敏感 である、図１に示すような喫煙行動センサー４５によって作動することが好まし い。喫煙行動センサー４５はライター２５の前部３３に配置することが好ましく 、加熱器ジグ３９の内側の空間と加熱器ジグのベース及びスペーサー及びもし望 むなら喫煙センサー管（図示せず）を通って伸びる通路に通じるシガレット２３ の近くの空間と連通する。喫煙システム２１に使用するために好適な喫煙行動セ ンサー４５は米国特許No.５０６０６７１（この文献はここに組入れる）に記載 されており、それはHoneywell，Inc．，Freeport，IllinoisのMicroSwit ch divisionによって製造されるModel 163PC01D35シリコンセンサーの形態であ り、喫煙者がシガレット２３を吸うと圧力変化の結果として加熱素子１２２の適 当な一つが作動するものである。熱線風速計の原理を使用するような熱流感知装 置は気流変化を検知した場合に加熱素子１２２の適当な一つを作動するために有 用であることも説明される。 インディケーター５１はライター２５の外部に、好ましくは前部分３３に設け られ、ライターに挿入されたシガレット２３について残っている喫煙数を示すこ とが好ましい。インディケーター５１は７セグメントの液晶ディスプレーを含む ことが好ましい。実際に好ましい具体例では、インディケーター５１は図１に示 すような光センサー５３によって放出される光線が新しく挿入されたシガレット ２３の前部を反射して光センサーによって検知されるとき８回喫煙分のシガレッ トを使用すれば数字“８”を表示する。光センサー５３は加熱器ジグ３９のベー ス及びスペーサーの開口部に装着されることが好ましい。光センサー５３は回路 ４１に信号を提供し、それは信号を順にインディケーター５１に送る。例えば、 インディケーター５１の数字“８”の表示は各シガレット２３について与えられ る好適に使用できる喫煙数が８回であること、即ち加熱素子４３のどれも新しい シガレットを加熱するために作動していないことを示す。シガレット２３が充分 に喫煙された後、インディケーターは数字“０”を表示する。シガレット２３を ライター２５から除去すると、光センサー５３がシガレッ ト２３の存在を検知しなくなり、インディケーター５１は消える。光センサー５ ３は光線を絶えず放出しないようにそして出力源３７の不必要な消耗をしないよ うに調整される。喫煙システム２１で使用するために好適な実際に好ましい光セ ンサー５３はOPTEX Technology，Inc．，1215 West Crosby Road，Carroliton， Texas 75006米国によって製造されるタイプＯＰＲ５００５光センサーである。 上記光センサー５３を使用するためのいくつかの変形例の一つとしてシガレッ ト２３の存在又は不存在を検知するために機械スイッチ（図示せず）を設けても よく、新しいシガレットがライター２５に挿入されたとき、例えばインディケー ター５１に数字“８”などを表示させるために回路４１をリセットするためのリ セットボタン（図示せず）を設けてもよい。本発明の喫煙システム２１で有用な 出力源、回路、喫煙行動センサー及びインディケーターは米国特許No.５０６０ ６７１及びＷＯ９４／０６３１４に記載されている。それらの両文献はここに参 考として組入れる。加熱器ジグベース及びスペーサー内の開口部５０及び通路は 喫煙中空密であることが好ましい。 喫煙システム２１で使用するための実際に好ましいシガレット２３は上記のＷ Ｏ９４／０６３１４に詳細に記載されている。但し、シガレットは加熱素子１２ ２によって加熱されるとき喫煙者に運搬するための香味づけされたタバコ反応成 分を発生することができればどのような形態であってもよい。図２を参照すると 、シガレット２３はタバコ フレーバー材料６１（好ましくはタバコを含む）を支持するキャリヤー又はプレ ナム５９から形成されたタバコウエブ５７を含んでいる。タバコウエブ５７はま わりを包まれ、一端を円筒形逆流フィルター６３によって、他端を円筒形第１自 由流フィルター６５によって支持されている。第１自由流フィルター６５は第１ 自由流フィルターの中央を通って伸びる縦方向の通路６７を有する“開口管”タ イプのフィルターであることが好ましく、従ってそれは吸込み又は自由流に対し て低い抵抗を与える。 もし望むなら、シガレットオーバーラップ紙６９はタバコウエブ５７のまわり に包まれる。オーバーラップ紙として有用な紙のタイプは低秤量の紙であり、好 ましくはタバコフレーバー被覆を有する紙又はタバコベースの紙であって、香味 づけされたタバコのタバコフレーバーの反応を増大させるものである。充分な又 は希釈された強さで濃縮された抽出液をオーバーラップ紙６９上に被覆してもよ い。オーバーラップ紙６９は好ましくは最小秤量と厚さを有し、一方機械工程の ために充分な引張強さを提供する。タバコベース紙の実際に好ましい特徴は（６ ０％相対湿度において）２０−２５グラム／ｍ²の秤量、０−２５ CORESTAの最 小透過性（１．０キロパスカルの圧力損失で１分間で材料（例えば紙シート）の １平方メートルを通過する立方センチメートルで測定した空気の量として規定さ れる）、引張強さ≧２０００グラム／２７ｍｍ幅（１ｉｎ／分）、厚さ１．３− １．５ｍｉｌ、ＣａＣｏ₃含有量≦５％、くえん酸０％が挙げられる。オーバー ラップ紙６９を形成す るための材料は好ましくは７５％以上のタバコベースシート（ノンシガー、flue −又はflue−lair−硬化混合充填剤及びブライトステム）を含む。適当な引張強 さを得るために必要な量の亜麻繊維を添加してもよい。オーバーラップ紙６９は 秤量１５−２０ｇ／ｍ²の従来の亜麻繊維紙又は抽出分を被覆したそのような紙 であることもできる。カンキツ類のペクチンの形態の結合剤を１％以下の量で添 加してもよい。従来のシガレット紙と同等の紙剛性を得るために必要な量でグリ セリンを添加してもよい。 シガレット２３は好ましくは円筒形マウスピースフィルター７１（それは従来 のＲＴＤ−型（吸込み抵抗型）フィルターであることが好ましい）及び円筒形第 ２自由流フィルター７３を含む。マウスピースフィルター及び第２自由流フィル ターはチッピング紙（tipping paper）７５によって互いにしっかりと固定され ている。チッピング紙７５は第２自由流フィルター７３の端を過ぎて伸び、オー バーラップ紙６９に連結され、第２自由流フィルター７３の端に隣接する位置で 第１自由流フィルター６５の端を固定する。第１自由流フィルター６５のように 、第２自由流フィルター７３はその中央を通って伸びる縦方向の通路７７で形成 されることが好ましい。逆流フィルター６３及び第１自由流フィルター６５はタ バコウエブ５７とともにシガレット２３内のキャビティ７９を規定する。 第２自由流フィルター７３の縦方向の通路７７の内径は第１自由流フィルター ６５の縦方向の通路６７の内径より大きいことが好ましい。縦方向の通路６７の ために実際に 好ましい内径は１−４ｍｍであり、縦方向の通路７７のための内径は２−６ｍｍ である。通路６７及び７７の異なる内径はシガレットの吸引中にシガレット２３ の外側から吸引された空気と加熱されたタバコフレーバー材料から発現されたエ アロゾルとの間の望ましい混合又は乱流の発達を容易にし、改良されたフレーバ ータバコ反応を生じ、マウスピースフィルター７１の端の大部分を混合されたエ アロゾルに露出しやすくすることが観察される。タバコフレーバー材料６１を加 熱することによって発現される香味づけされたタバコ反応成分はキャビティ７９ 内では本質的に蒸気相であり、通路７７内で混合されるときに目に見えるエアロ ゾルに変化するものと理解される。縦方向の通路６７を有する上記の第１自由流 フィルター６５に加えて、導入空気と蒸気相の香味づけされたタバコ反応成分の 所望の混合を発生できる他の手段としては多数の小さなオリフィスを有するフィ ルターの形態で設けられたものを挙げられる。即ち、第１自由流フィルターは内 部に形成された多数の穴を有する金属プレート又はハチの巣の形態であってもよ い。 空気は縦方向の通路で逆流フィルター６３を通ってではなく、横方向又は半径 方向の通路で、タバコウエブ５７及びオーバーラップ紙６９を通って主にシガレ ット２３に吸引されることが好ましい。ＲＴＤを低下させるためにシガレットの １回目の喫煙中は逆流フィルター６３を空気が流れることが望ましい。空気を縦 方向にシガレット２３内に吸込むことは、キャビティ７９から適切に除去できな いタ バコウエブのまわりの半径方向に配列された加熱素子１２２でタバコウエブを加 熱することによって発現されたエアロゾルを生じる傾向を示すと理解される。加 熱素子１２２のエネルギーレベル及びタバコウエブ５７のほとんど完全な構造の 作用として香味づけされたタバコ反応を生みだすことが好ましい。従って、逆流 フィルター６３を通る縦方向の流れから生じるシガレットを通る空気流の部分は １回目の喫煙中を除いて喫煙中最小であることが好ましい。さらに、逆流フィル ター６３はタバコフレーバー材料６１の加熱後キャビティ７９から逆方向へのエ アロゾルの流れを最小にすることが好ましく、その結果シガレット２３から逆に 流れるエアロゾルからライター２５の部材への損傷の可能性を最小にする。 タバコフレーバー材料を支持するキャリヤー又はプレナム５９は加熱素子１２ ２とフレーバー材料との間の分離を与え、加熱素子によって発生した熱をフレー バー材料に移し、喫煙後のシガレットの結合を維持する。好適なキャリヤー５９ はその熱的安定性のため不織布カーボン繊維マットから構成されるものを含む。 かかるキャリヤーはＷＯ９４／０６３１４及び我々の米国特許出願シリアルNo. ０７／９４３７４７（１９９２年９月１１日出願）に詳細に開示されており、こ れらの文献は参考としてここに組入れる。 他のキャリヤー５９は低質量の、目の荒いメッシュの金属スクリーン又は穿孔 された金属箔を含む。例えば、約５ｇ／ｍ²〜約１５ｇ／ｍ²の範囲の質量を有し 、約０．０３８ｍｍ（約１．５ｍｉｌ）〜約０．０７６ｍｍ（約３． ０ｍｉｌ）の範囲の直径を有するスクリーンが使用される。別のスクリーンの具 体例は約０．３ｍｍ〜約０．５ｍｍの範囲の直径の穿孔を有し、箔の質量をそれ ぞれ約３０％〜約５０％減らした０．００６４ｍｍ（約０．２５ｍｉｌ）厚の箔 （例えばアルミニウム）から形成される。好ましくは、かかる箔の穿孔パターン はタバコフレーバー材料６１からの熱の横方向の伝導を減らすためにジグザグ又 は不連続である（即ち直線的な配置ではない）。かかる金属スクリーン又は箔は 例えば（1）タバコフレーバースラリーをベルト上に流延し、乾燥前に湿潤した スラリー上にスクリーン又は箔キャリヤーを重ね合わせる、及び（2）スクリー ン又は箔キャリヤーを好適な接着剤を有するタバコフレーバーベースシート又は マットに積層する、等のような様々な方法でシガレット２３に組み込まれる。 実際に好ましいタバコウエブ５７は製紙タイプの方法を使用して形成される。 この方法では、タバコストリップは水で洗浄される。可溶性物質は後の被覆工程 で使用される。残留している（抽出された）タバコ繊維はベースマットの構造で 使用される。カーボン繊維は水に分散され、アルギン酸ナトリウムが添加される 。香味づけされたタバコ反応を妨げず、水に可溶であり、しかもタバコウエブ５ ７に強さを与えるような好適な分子量を有する水性コロイドであればいずれもア ルギン酸ナトリウムの代りに添加してもよい。分散液は抽出されたタバコ繊維と 任意のフレーバーのスラリーと混合される。生成した混合物はフォードリニエー ルワイヤー上に湿潤して置かれ、ウエブはベースウエ ブを形成するために伝統的な製紙機のリメインダーに沿って通過する。タバコス トリップを洗浄することによって除去された可溶性物質は好ましくはドラム又は ヤンキードライヤーの後に設けられた標準的なリバースロールコーターによって ベースウエブの片側に被覆される。タバコ可溶性物質／タバコダスト又は粒子比 率は１：１〜２０：１の比率で変化することが好ましい。スラリーをベースマッ ト上に流延又は押出してもよい。あるいは被覆工程はオフラインにして製造され る。被覆工程中又は後に、シガレット産業において一般的なフレーバーが添加さ れる。スラリーの被覆性を改良するためにペクチン又は他の水性コロイドを好ま しくは０．１〜２．０％の範囲で添加する。 どのようなタイプのキャリヤー５９が使用されたとしても、キャリヤーの内面 に付着したタバコフレーバー材料６１は加熱されるとフレーバーを放出し、キャ リヤーの表面に付着することができる。かかる材料としては、連続シート、フォ ーム、ゲル、乾燥したスラリー、又は乾燥したスプレー設置スラリーを挙げるこ とができ、それは必ずしも必要でないが、好ましくはタバコ又はタバコ由来材料 を含有し、上記米国特許出願シリアルNo.０７／９４３７４７において充分に論 じられている。 好ましくは、グリセリン又はプロピレングリコールのような保湿剤がウエブの 重量に対して０．５％〜１０％の保湿剤に等しい量で処理中タバコウエブ５７に 添加される。保湿剤はエアロゾルプリカーサーとして作用することによって目に 見えるエアロゾルの形成を容易にする。喫煙者が 香味づけされたタバコ反応と保湿剤を含有するエアロゾルを吐き出すとき、保湿 剤は雰囲気中で凝縮し、凝縮した保湿剤は従来のシガレット煙の外観を与える。 シガレット２３はその長さに沿って実質的に一定の直径であることが好ましく 、また従来のシガレットのように約７．５ｍｍ〜８．５ｍｍであることが好まし く、その結果喫煙者は喫煙システム２１で従来のシガレットと同じ“マウスフィ ール”を有する。実際に好ましい具体例では、シガレット２３は全体で長さ５８ ｍｍであり、それによってかかるシガレットの包装において従来の包装機械の使 用を容易にする。マウスピースフィルター７１と第２自由流フィルター７３の組 合わせた長さは好ましくは３０ｍｍである。チッピング紙７５は第２自由流フィ ルター７３の端を過ぎてから５ｍｍ伸び、タバコウエブ５７上にあることが好ま しい。タバコウエブ５７の長さは好ましくは２８ｍｍである。タバコウエブ５７ は逆流フィルター６３（好ましくは７ｍｍの長さ）と第１自由流フィルター６５ （好ましくは７ｍｍの長さ）によって両端で支持されている。タバコウエブ５７ 、逆流フィルター６３、及び第１自由流フィルター６５によって規定されるキャ ビティ７９は好ましくは１４ｍｍの長さである。 シガレット２３がライター２５の第１端２９のオリフィス２７に挿入されると き、それはライトセンサー５３のための開口部５５と喫煙行動センサー４５と連 通する通路４７に隣接して、図３に示されるようにハブ１１０において加熱器ジ グのスペーサー４９の内底面８１に接触又はほと んど接触する。この位置では、シガレット２３のキャビティ７９は加熱器ブレー ド１２０に隣接することが好ましく、第２自由流フィルター７３とマウスピース フィルター７１を含むシガレットのその部分の実質的全部はライター２５の外側 に伸びている。加熱器ブレード１２０の部分はライター２５に対する位置におい てシガレット２３を保持することを容易にするために半径方向の内側に片寄らせ ていることが好ましく、その結果それらはオーバーラップ紙６９を通して又は直 接にタバコウエブ５７と熱伝達関係にある。従って、シガレット２３は加熱器ブ レード１２０をシガレットの側に圧入しやすくするために圧縮できることが好ま しい。加熱器ジグ３９の残りの部分はＷＯ９４／０６３１４に記載のこれらと同 一である。 シガレット２３を通る空気流は幾つかの方法で達成される。例えば、図２に示 すシガレット２３の具体例では、オーバーラップ紙６９とタバコウエブ５７は所 望のＲＴＤを得るために充分に空気透過性であり、喫煙者がシガレットを吸うと き、空気はタバコウエブ及びオーバーラップ紙を通って半径方向又は横方向にキ ャビティ７９内に流れる。上記のように、空気透過性逆流フィルター６９はキャ ビティ７９内に縦方向の空気流を与えるために使用することができる。 もし望むなら、キャビティ７９内への横方向の空気流はキャビティに隣接する １以上の領域でオーバーラップ紙６９とタバコウエブ５７を通る半径方向の一連 の穿孔（図示せず）を与えることによって促進される。かかる穿孔は香 味づけされたタバコ反応及びエアロゾル形成を改良するために観察される。１− ２平方ミリメートルあたり約一つの穴の密度及び０．４ｍｍ−０．７ｍｍの穴直 径を有する穿孔はタバコウエブ５７を通して与えられる。これは１００−５００ の好適なCORESTA多孔度を生じる。穿孔後、オーバーラップ紙６９は１００−１ ０００CORESTAの透過性を有することが好ましい。もちろん、所望の喫煙特性を 得るために上記以外の引張抵抗、穿孔密度及び穴直径を使用してもよい。 キャビティ７９内への横方向の空気流はオーバーラップ紙６９とタバコウエブ ５７の両方を通る穿孔（図示せず）を与えることによっても促進される。かかる 穿孔を有するシガレット２３を形成するには、オーバーラップ紙６９とタバコウ エブ５７を互いに結合し、次いで一緒に穿孔するか又は別々に穿孔して穿孔をそ れぞれ一直線に又はオーバーラップするようにして互いに結合する。 実際に好ましい加熱素子は図３〜１４に示されている。これらの加熱器はシガ レット２３の繰り返される挿入、調整及び取出のための機械強度を改良し、加熱 されたシガレットからのエアロゾルの逃避を有意に減らし、感受性成分の凝縮露 出を減少する。もし凝縮を制御できないなら、発生したエアロゾルは加熱器ピン ９９Ａ及び９９Ｂ、加熱器ハブ１１０、外側スリーブ、電気接続、制御及び論理 回路などの相対的に冷たい表面上に凝縮する傾向を示し、喫煙物品を潜在的に悪 いもの又は不具なものにするだろう。発生したエアロゾルはパルス加熱器から内 側に向かって半径 方向に流れる傾向を示す。 一般に、加熱素子１２２の連続点火で８回の喫煙を提供するための八つの加熱 器ブレード１２０が存在することが好ましく、それによって従来のシガレットの 喫煙数をシミュレートし、八つのバリヤーブレード２２０に対応する。特に、反 対端ハブ１１０と２１０の間に伸びるバリヤーブレード２２０と加熱器ブレード １２０はそれぞれ介在され又は組合わせられて、交互に加熱器及びバリヤーブレ ードを円筒形状の配置で形成する。好ましくは、間隙１３０，１３５はそれぞれ 隣接する加熱器ブレード１２０とバリヤーブレード２２０との間に規定される。 特に図３−５に示すように、円筒形状の管の形態の金属支持体３００が加熱器 のために設けられる。なぜならば金属はセラミックより柔軟性があり、荷重許容 度が良く、しかも以下に述べるように導電性だからである。支持体３００のため に選択される金属は以下に述べるように造形されるときに機械的に強く、熱的に 安定な金属又は合金である 合金（以下で詳細に述べる）及びInconel６２５合金シートが挙げられる。金属 管、即ち支持体３００は例えば圧伸成形によってシート、ロッド又はバーの形の 合金から作ることができる。好ましくは、金属管はニッケルアルミナイド（Ｎｉ₃ Ａｌ）合金から構成される。あるいは、ニッケル及び鉄の別の合金又は鉄アル ミナイド合金（Ｆｅ₃Ａｌ）を使用することもできる。以下に記載のように、支 持 体３００は約３−５ｍｉｌ厚さになるように作られる。 金属支持体は好ましくは一般的な管状又は円筒状形状を有するように作られる 。図４で最もわかるように、スロート３６５を持つ一般に円形の開口挿入端３６ ０を有する管３５０が与えられ、スロートは端３６０より少ない直径を有する半 径方向に規定された円筒形受口ＣＲの方向に挿入されたシガレットを向ける。挿 入端３６０はシガレットを受口ＣＲの方向に案内するために挿入されたシガレッ ト２３より大きい直径を有することが好ましく、受口ＣＲは熱エネルギーの良好 な移動のための滑り嵌めを確実にするため、シガレット２３とほぼ等しい直径を 有する。シガレット２３に受入れられる製造許容差を与えるため、遠い端と受口 ＣＲとの間の変化で徐々に狭くなる領域又はスロート３６５は受口の内壁として 作用する周囲の支持体３００とともに熱接触を増加するためにシガレットをわず かに圧縮することに役立つことができる。ブレード１２０は円筒形受口の直径を 圧縮することによってシガレットとの熱接触を増大するために内側に向けて弓形 に曲げられることが好ましい。管の反対端は適当な直径を有する末端ハブ１１０ を規定する。図４でわかるように層３００は円形ハブ２１０を規定するように配 列されている。あるいは、層３００はスロート３６５の彎曲の延長として外側に フレアするように延長することができる。分離ハブ２１０はこのフレアされた開 口部に挿入される。その代わりに又は追加的に、層３００は分離ハブ１１０と電 気的に接触するように同時に形成され、共通部を形成する。 セラミック層３１０は管の一端に設けられた環又はハブ１１０を除いて金属管 支持体３００から次に適用される電気加熱器１２２を電気的に絶縁するために金 属管上に設置される。セラミックは相対的に高い誘導率を有することが好ましい 。アルミナ、ジルコニア、ムライト、コーデライト、スピネル、フォステライト 、それらの組合わせなどのようにいずれの適当な絶縁体も使用することができる 。好ましくは、加熱及び冷却中に膨張率と収縮率における差を避けるために下に ある金属管の熱膨張係数に密接に合う熱膨張係数を有するジルコニア又は別のセ ラミックを使用し、それによって操作中の割れ及び／又は剥離を避ける。セラミ ック層は加熱素子が加熱されるので物理的かつ化学的に安定なままである。電気 絶縁体のためには例えば約０．１〜１０ｍｉｌ、又は約０．５６ｍｉｌ、さらに 好ましくは１−３ｍｉｌの厚さが好ましい。 間隙１３０と１３５は隣接する加熱素子を熱的かつ電気的に孤立するため支持 体３００を通して及びいずれかの上にある層を通して設けられる。間隙１３０は 管の縦方向の軸に対して平行に伸びることができ、間隙１３５は横方向に伸びる ことができる。あるいは、図９に示されるように、間隙は円筒形管に沿ってらせ ん形にすることができる。各間隙が交差せず、間隙によって拘束される領域が加 熱条件及び均一に発生する煙のために挿入されたシガレットを熱的に接触する領 域を実質的に規定するという条件で、いずれの所望のらせん形も使用することが できる。らせん状の間隙路は円筒形の半回転の整数倍（例えば２）以上を規 定してもよい。らせん状の間隙はシガレットの縦方向に伸びる接着線の小さな部 分だけを加熱する利点を提供する。もし縦方向に伸びる間隙が使用されるなら、 加熱された領域は接着線と整合されて、おそらく主観的に望ましくないフレーバ ーを発生する。 好ましい製造方法について記載する。約１−１０ｍｉｌ、好ましくは３−５ｍ ｉｌの壁厚と適切な長さを有する選択された金属の円筒形状の管が所望の幾何学 的形状に形成される。厚さを減少するにつれて管の質量は減少し、結果としてユ ニットを軽くし、加熱器ブレード１２０及び挿入されたシガレットを充分に加熱 するために必要なエネルギーを減少する。それは出力源（例えばバッテリー）を より小さくできるので、ユニットの重量をさらに減らすことになる。 次の二つの具体例が好ましく、それらはセラミック被覆を適用し、ブレードを 形成する工程の順序が異なる。第１の具体例では、（1）管が例えばスタンプ（ 型押）又は押出によって形成される；（2）セラミック及び加熱器層が設けられ る；（3）ブレードが例えばレーザーカットによって形成される；そして（4）加 熱器及び電気リード線を結合する。これらの工程は以下に詳細に記載する。第２ の具体例では、（1）管が例えばスタンプ（型押）又は押出によって形成される ；（2）ブレードが例えば型押、ＥＤＭ又はレーザーカットによって形成される ；（3）セラミック層と加熱器層が設けられる；そして（4）加熱器と電気リード 線が結合される。第２の具体例はレーザーカットによって起こる望 ましくないばりを避ける型押によってブレードの形成をする。この型押はセラミ ック層がまだ適用されていないので可能である。第１の具体例では加熱器ブレー ド１２０は例えばレーザーカットによってセラミック層と下にある金属支持体を 通して切ることによって形成することができる。あるいは、金属シートは円形シ ートを型押して管を形成して又はシートを回転させて管にして、工程（3）及び （4）を実行する前に型押してブレードを形成する。あるいは、例えば３〜５ｍ ｉｌ厚さの壁を有する薄い管材料を適当な内径で与える。管は所望の長さに切断 されて次いで支持体を形成する。次に、従来のスエージ加工技術を行って所望の 形状とサイズの支持体とハブを形成する。続いての工程は前述のように行われ、 加熱器ブレードを形成する。既に知られているように適用領域を規定するために 加熱器及びセラミックの付着工程をそれぞれ行う前に適当なマスキングが適用さ れる。ここで規定される製造工程は製造スピード、材料節約などを達成するため に所望の順序で行ってもよい。 例えば、図４に示すように３ｍｉｌ厚の管上に設けられた加熱器は前述のよう に組立てられ、約２２〜２３ジュールのエネルギーで脈動する。加熱器ブレード は約８００〜９００℃の温度に達する。例えば、管はフレアされた末端３６０及 びハブ１１０と円筒形受口ＣＲを最終的に規定する狭いくびれた領域を規定する ために型押又は締めつけられることが好ましい。スロットは熱的及び電気的に絶 縁される間隙１３０，１３５を規定するために管を通して形成 される。これらのスロットは挿入端ハブ２１０と受口ＣＲを規定する中央領域と の間の変化領域からハブ１１０と規定されたブレードまでを形成することが好ま しい。間隙はハブ２１０で適用されたセラミック層３１０を越えた短い距離と最 後に適用された加熱器を越えた共通ハブ１１０への短い距離を延長すべきである 。この距離はハブを著しく弱めないような長さにすべきであり、例えば約０．５ ｍｍで充分である。 スロットはレーザーに対して管を回転することによって切断することができる 。縦方向に伸びるスロットは管の縦軸に対してレーザーと管を相対的に平行移動 することによて切断される。らせん状スロットはレーザーに対して管を回転し、 管の縦軸に関して相対的にレーザーを平行移動することによって切断される。上 記のようにシガレット接着線を避けるのに加えて、管が固定されたレーザーに対 して回転し平行移動する場合は、回転によって形成されたらせん状スロットは良 好な組立てを容易にする。 次に電気絶縁セラミック層３１０は導線を適用するための末端１１０を除いて 管に適用される。第１の具体例において上記で述べたように、この適用はブレー ドの形成より先に行われる。とりわけ、ジルコニア、特に約２０％、好ましくは ８０％のイットリアを有する部分的に安定化したジルコニアのようなセラミック の約０．１〜１０ｍｉｌ、好ましくは１−３ｍｉｌの層が管（この付着中に回転 することが好ましい）上に（もし表面が適度に粗いなら）プラズマ被覆すること によって熱スプレーされる。好ましくは 、管は被覆中多数回、ぐるぐる回されて適当な被覆を適用される。さらに、もし 存在するなら、支持体３００の端ハブ２１０の部分は加熱素子１２２のための接 触面積を与えるためにスプレーされない。 好ましくは、金属層３００の表面粗さは増大されて付着したセラミック層３１ ０との良好な接着を与える。充分に薄い層３００の表面はグリットブラスト仕上 のような適切な技術によって最初に粗くされ、次いで結合被覆が適用される。結 合被覆は薄い、例えば０．１〜５ｍｉｌ、好ましくは０．５〜１．０ｍｉｌのＦ ｅＣｒＡｌＹ、ＮｉＣｒＡｌＹ、ＮｉＣｒ、ＮｉＡｌ又はＮｉ₃Ａｌのような金 属被覆層であり、粗面化された金属層３００と続いて適用されるセラミック層３ １０との間に良好な結合界面を与える。 熱スプレー（好ましくはプラズマスプレー）に加えて他の付着技術が代わりに 使用される。例えば、物理蒸着、化学蒸着、誘電性ペーストのスクリーン印刷に よる薄膜技術及び焼結法、ゾル−ゲルが適用され次いで加熱されて固体を形成す るゾル−ゲル技術及び化学蒸着後の加熱等が挙げられる。化学結合が結合強さの ためには好ましい。 この化学結合は相対的に高温で金属支持体を有するセラミック層又はセラミッ クプリカーサーを加熱することによって達成される。あるいは金属支持体を高温 で加熱し、表面上に酸化層を形成する。それはセラミック層と同様の役割を果た す。 次に加熱素子１２２が付着される。金属／セラミック添加剤の有無にかかわら ず適当ないずれの金属又は合金をも し付着技術によって要求されるなら粉末形態で使用することができる。とりわけ 、ＮｉＣｒ合金、Ｎｉ₃Ａｌ合金、ＮｉＡｌ合金、Ｆｅ₃Ａｌ合金又はＦｅＣｒＡ ｌＹ合金のような電気抵抗材料の約０．１〜５ｍｉｌの層はプラズマ被覆又はＨ ＶＯＦ（高速オキシ燃料）のような公知の熱スプレー技術によって付着される。 抵抗材料の抵抗率は好適なセラミックの付加で又はプラズマ又はＨＶＯＦスプレ ー中に金属の酸化レベルを調整することによって調整することができる。もし加 熱器材料に比較して相対的に大きい、セラミック粒子からなるセラミック層の表 面粗さが例えばダイヤモンド研磨によって１３５〜１６０マイクロインチＲａの 表面粗さ（平均１４５マイクロインチＲａ）まで滑らかにされるなら、薄膜技術 （例えばＣＶＤ又はＰＶＤ）を使用することができる。この技術によってより薄 い金属層が要求され、結果として所望のより低重量の加熱器が製造される。しか しながら、製造はさらに遅くなってしまう。プラチナのような金属を使用しても よい。加熱器はセラミック被覆管を回転させながら付着することができる。 加熱器ブレードの二つの好ましい具体例（それらは多数配列された加熱器とい うよりむしろ個々の分離された加熱器である）について記載する。第１の具体例 では、支持体３００はニッケルアルミナイド（Ｎｉ₃Ａｌ）であり；セラミック 層３１０は好ましくはイットリア（好ましくは約８％のイットリア）で部分的に 安定化させたジルコニア（ＺｎＯ）であり；そして加熱素子１２２は熱的にスプ レーされるＮｉ₃Ａｌ又はＮｉＡｌである。第２の具体例では 、支持体３００は鉄アルミナイド（Ｆｅ₃Ａｌ）であり；セラミック層３１０は 好ましくはイットリア（好ましくは約８％のイットリア）で部分的に安定化させ たジルコニアであり；そして加熱素子１２２は熱的にスプレーされるＦｅ₃Ａｌ である。もし望むなら、別の具体例の支持体材料で加熱素子材料を使用して変形 例とすることができる。 好ましい具体例としてニッケルアルミナイドを使用する第１の具体例に関して 詳細に説明する。この説明は鉄アルミナイドを使用する第２の具体例にも適用す ることができる。好ましくは、アルミニウムは多数の商業用合金において１％未 満であるのに対して約１６〜５０％の範囲である。 支持体３００は完成したＮｉ₃Ａｌ管、機械加工されたＮｉ₃Ａｌ管又はＮｉ₃ Ａｌのシートであることができる。支持体３００は炭素棒又は管上に予め合金に したＮｉ₃Ａｌ層を熱スプレーすることによっても作ることができる。アルミニ ウムを支持体層３００のために支持体として使用することもできる。支持体３０ ０はＮｉ₃Ａｌを形成するためにＮｉ及びＡｌ粉末を適当な比率で与えることに よって作ることもできる。粉末が熱スプレーガンのプラズマを通して供給される とき、粉末はかなりの量の熱を放出して反応するだろう。表面上にピシャッとい う音がすると合金が生成される。合金効果はＮｉ及びＡｌの機械的に結合された 粉末を使用することによって増大する。後加熱処理はＮｉ₃Ａｌと次いで適用さ れる絶縁層３１０の優れた結合を生じるだろう。 絶縁体３１０は電気的かつ熱的に安定であり支持体３００に接着する電気絶縁 体であればどのようなものであってもよい。絶縁体３１０と支持体３００及び加 熱器層１２２の両方との間の熱膨張のミスマッチは考慮に入れるべきである。ア ルミナのような適切なセラミックであればいずれも使用することができる。ジル コニアは熱バリヤー被覆において極度に粘着性があることがわかっており、異な るジオメトリーに適用され、特にジルコニアは約８％のイットリアで部分的に安 定化される。 携帯バッテリーで電気加熱するためには高い抵抗が望ましい特性であるので、 熱スプレーが抵抗加熱器層１２２を与えるために好ましい。様々な熱スプレー技 術を使用してスプレーすることができる。予め合金化されたＮｉ₃Ａｌ、機械的 に合金化されたＮｉ₃Ａｌ、又はＮｉ及びＡｌの粉末を適当な割合で使用するこ とができる。もし機械的に合金化されたＮｉ₃Ａｌであるなら又はＮｉ及びＡｌ 粉末がスプレー適用に使用されるなら予備加熱工程が要求される。予備加熱のた めの温度と時間は熱スプレーガンパラメーターによって左右されるが、６００℃ 〜１０００℃の範囲で調整することができる。予め合金化されたＮｉ₃Ａｌが使 用されないなら、粒子サイズ及び粒度分布がＮｉ₃Ａｌを形成するために重要で ある。抵抗器の目的のために、ＮｉＡｌの組成を使用することができる。Ｎｉ₃ Ａｌ合金への添加物として幾つかの元素を使用することができる。Ｂ及びＳｉは 加熱器層１２２のための合金への主要な添加物である。Ｂは粒子境界強さを増大 すると考えられ、Ｎｉ₃ Ａｌがニッケルリッチ（例えばＡｌ≦２４％）であるときに最も効果的である 。ＳｉはＮｉ₃Ａｌ合金に多量に添加されない。なぜならば３重量％の最大値を 越えるＳｉの添加はニッケルのケイ化物を形成し、酸化でＳｉＯｘに導かれるか らである。Ｍｏの添加は低温及び高温における強さを改良する。ジルコニウムは 熱サイクル中に酸化小片の抵抗を改良するのを助ける。またＨｆは改良された高 温強さのために添加することができる。支持体３００及び抵抗加熱器１２２とし て使用するために好適なＮｉ₃Ａｌ合金としてはＩＣ−５０が示され、それは“P rocessing of Intermetallic Aluminides′，V．Sikka，Intermetallic Metallu rgy and Processing Intermetallic Compounds”，Stoioffら編集、Van Nestran d Reinhold，N．Y.，１９９４ 表４では約７７．９２％Ｎｉ、２１．７３％Ａ 、０．３４％Ｚｒ及び０．０１％Ｂを含むと報告されている。様々な元素が鉄ア ルミナイドに添加することができる。可能な添加物はＮｂ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｚｒ、 Ｔｉ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｍｏ及びＮｉが挙げられる。 もしいずれかの合金の融解が要求されるなら、好ましくはアルゴンガス被覆が 使用される。電気リード線はＹＡＧレーザー又はＣＯ₂レーザーを使用して抵抗 加熱器１２２又は支持体３００にろう付けすることができる。ろう付けはＡｇ− Ｃｕ又はＮｉ−Ｃｕろう付け合金で達成することができる。ろう付けはこれらの 目的のためには溶接及びはんだ付けより好ましい方法である。なぜならば抵抗器 の厚さは５ｍｉｌ（．００５″）又は１２５μｍ未満のためで ある。表面を湿潤させ、酸化物を清浄するためにフラックスを使用することがで きる。かかるろう付け合金のいくつかはWisconsinのLucas-Milhaput及びアメリ カのIndium Corporation から入手することができる。加熱器１２２、絶縁体３ １０、支持体３００の全厚さは１０〜１５ｍｉｌの範囲であるので、Ａｇ−Ｃｕ 合金は層を透過することなく加熱器のレーザーろう付けをするために最適な固体 及び液体温度を有する。 本発明は絶縁体、ジルコニアによって分離された加熱器として及び支持体とし てＮｉ₃Ａｌを有する多層加熱器を提供する。その概念は一般的であり、異なる 厚さで様々な形状寸法に適用することができる。Ｎｉ₃Ａｌは表面上に接着性の アルミナ層を容易に形成する。このアルミナ層はさらに酸化を防止し、酸化物の 小片を除去し、それによって材料の寿命を拡大する。 図４及び５でわかるように、付着された加熱器１２２の端は部分１２５で下に ある金属支持体３００と親密に電気接触しており、加熱素子１２２の残りはセラ ミック絶縁層３１０の上にある。金属支持体３００への各抵抗加熱素子１２２の プラズマ被覆は強い接触を与える。従って、電気共有地が端ハブ１１０及び各加 熱器ブレード１２０の導電性金属支持体３００（それは各抵抗加熱素子の一端（ 例えば遠い端）に連結されている）によって形成されている。共有地として作用 するハブ１１０は図３でわかるようにビン９９Ｂを介して出力源に電気的に連結 されている。 例えばニッケル、ニッケル合金、銅、又はアルミニウム の高い導電性を有する材料１２８は加熱素子１２０上に最終的にスプレーされ、 次いで導線（例えばピン９９Ａ）がハブ１１０の近くの加熱素子の反対端（例え ば近い端）に例えば溶接、ろう付け又ははんだ付けによってはりつけられる。材 料１２８は導線に一体として形成することができあるいは連結ピン９９Ａの代わ りにそれにはんだ付け、好ましくは銀ではんだ付けされる。高い導電性材料１２ ８は下にある領域を低い抵抗にし、容易に導線を加えられるようにする。 管は図８に示すように一端で単一の金属ハブ１１０を有するように又は好まし くは図６Ａ−７に示すように反対端２１０で追加のハブを与えるように切断され る。金属は支持体として使用されるので、加熱器ブレード１２０は、好ましくは 層３１０を加えて回転させる前に、セラミックブレードに関する破断の危険を冒 さないで熱の伝達、即ちこれらの材料間の熱接触を改良するために挿入されたシ ガレットの方に内側に片寄らせることができる。さらに、形成されたブレード及 び付着した加熱器は管の断面として曲率を有し、挿入された円筒形シガレットと の接触をさらに増加する。ブレードは例えば１．５ｍｍ幅であることができる。 図６Ａ及び６Ｂに示す具体例では管の間隙１３５によって反対側に結合された 一つおきのセラミック被覆領域又はブレード１２０はその上に付着させた加熱素 子１２２を有する。従って、交互のブレード２２０は交互の加熱器ブレード領域 １２０の間に組合わせられて形成される。これら のブレード２２０は潜在的に損害を与える凝縮を起こす加熱されたシガレットか らの蒸気の逃避を防止するためのバリヤーとして機能する。かかる具体例では所 望の喫煙数（例えば８）の２倍（例えば１６）の間隙が同数の加熱器ブレード及 び非加熱バリヤーブレードを規定するために与えられる。 喫煙数、即ちシガレットが円筒形受口ＣＲに挿入されるときに達成される加熱 器１２２の数を望むように変化してもよい。この所望の数は所望数の加熱器ブレ ード１２０及び関連するバリヤーブレード２２０を形成することによって達成さ れる。これは管を等しい又は等しくないサイズのブレードに切断することによっ て達成することができる。 既に述べたように、間隙１３０，１３５は各隣接加熱器ブレード１２０とバリ ヤーブレード２２０の間を規定する。これらの間隙はバリヤー又は加熱器ブレー ドの一つ又は両方のセットをわずかに切断又はそることによって形成される。間 隙１３０，１３５は加熱された加熱器ブレードから隣接バリヤーブレードにパル スを送る間の熱損失を防止するのに充分なほど大きくあるいは幅広く作られるか 又はかなりの量の蒸気が円筒形受口を逃避するのを防止するのに充分なほど小さ くあるいは狭く作られる。例えば、約５−１５ｍｉｌ又はそれ以下、好ましくは 約３−４ｍｉｌの間隙が多くの用途で適切である。 加熱素子１２２が脈動してから、次の喫煙が許されるまで予め決められた最小 の時間が存在する。この予め決められた又はより長い喫煙間隔の間、新しく脈動 した加熱器ブ レード１２０に隣接する二つのバリヤーブレード２２０は熱が他の加熱器ブレー ド１２０に又は挿入されたシガレット２３の加熱されていない又は予め加熱され た部分に伝わるのを防ぐ放熱子として作用する。シガレットの一部の早期の加熱 は望ましくない及び／又は部分的なエアロゾルの発生を起こし又は所望の加熱前 にシガレット部分の熱誘発性の品質低下を生じる。予め加熱された部分の続いて の再加熱は望ましくないフレーバー及び味を生じさせる。この放熱子の機能を達 成するため、バリヤーブレードは熱的に非伝導性の材料、即ちセラミックのよう な熱絶縁体の層を含むことが好ましい。好適なセラミックの例としては加熱器ブ レードの場合には一般にアルミナ、ジルコニア、アルミナ及びジルコニアの混合 物、ムライトなどが挙げられる。 もし単一の加熱器及び関連する加熱器ブレードの脈動によって得られるより長 い喫煙を望むなら、そのとき制御論理は最初の加熱器の脈動の後にすぐ又はシガ レットの別の部分を加熱するための最初の脈動の最終的部分中に別の加熱器又は 追加の加熱器を点火するように設計される。追加の加熱器は半径方向に連続する 加熱器又は別の加熱器であることができる。加熱器ブレードは所望の期間で全体 の所望数の喫煙を得られるようなサイズにすべきである。 最終的な加熱器が図８に示されている別の具体例では、管は間隙１３０を間に 含む多数の（例えば示されたような八つの）ブレードを有する単一ハブ１１０を 含んで構成される。互いのブレードは上記のように加熱素子１２２を付 着されて加熱器ブレード１２０を規定し、一方他の間に入るブレードはバリヤー ブレード２２０を規定する。 図７に示すように、間隙によって拘束される領域の全ては加熱器ブレード１２ ０として機能する。ある具体例では、各セラミック被覆された部分又はブレード は上部に付着された加熱素子１２２を有し、加熱器ブレード１２０の数は所望の 喫煙数（例えば８）に相当する。別の具体例では、各セラミック被覆された部分 は加熱素子１２２を有し、形成された加熱器ブレード１２０の数は喫煙数の２倍 である。例えば８回の喫煙シガレットのために１６の加熱器を有する部分がある 。かかる配置は約２秒の通常の連続点火とは異なる点火順序を可能にする。好ま しくは加熱素子１２２の数が喫煙カウントに相当する具体例のために半径方向に 順次点火される。例えば、論理回路は二つの周囲の対面する加熱素子、即ち管上 に１８０°離れた加熱素子が同時に発火して一緒に相当量のシガレットを加熱し 、煙を発生するように命令する。あるいは、シガレットのための一つおきの加熱 素子１２２の第１点火の後、次のシガレットのための間にある加熱素子１２２の 第２点火が行われる。あるいは、この第１点火は多数のシガレットの予定された 寿命のために繰り返され、次いで第２点火が開始される。加熱器ブレードのいず れの組合わせも、そしてもし望むならバリヤーブレードも使用することができる 。加熱器ブレードの数は単一で使用されるシガレットの喫煙数より小さくも、等 しくも、大きくもすることができる。例えば、九つのブレードシステムが６回喫 煙シガレットのために使用 することができ、それは各連続シガレットのために六つの加熱器の異なるセット （set）が発火され、残りの三つの加熱器の関連するセットは発火されない。 支持体としての金属の使用は加熱器ブレード１２０のそれぞれの金属支持体３ ００が伝導性通路、例えば加熱素子１２２のための負の接続として作用すること を可能にする。とりわけ、加熱素子の一端は例えばプラズマスプレーによって部 分１２５において下にある金属支持体に電気的に接続されている。好ましくは、 この加熱器端は他の加熱器端より開口挿入端３６０に近い。なぜならばこの加熱 器接続はシガレットの挿入及び除去によって損なわれる電気リード線（導線）を 含まないからである。金属ハブ１１０は出力源３７から負の電荷を与えられ、全 ての加熱素子のための共有地として作用する。とりわけ、ハブ１１０はピン９９ Ｂを介して出力源３７の負の端子に接続され、好ましくは図３に示すようにそれ に溶接される。ピン９９Ｂはピン１０４Ｂを介して出力源３７に接続される。伝 導路は例えば加熱素子１２２の領域１２８にスポット溶接された、ろう付けされ た又ははんだ付けされたピン９９Ａのような電気リード線によって各加熱素子１ ２２の他端から出力源まで与えられている。ピン９９Ａはピン１０４Ａを介して 出力源３７の正の端子に電気的に接続されている。領域１２８は金属３００より 低い融点と良好な接着性を有する適当な材料、例えばニッケル、アルミニウム又 はニッケルとアルミニウムの５０／５０合金、銅などから構成される。 本発明はまた潜在的に損害を与える熱的に誘発される応 力を最小にする。加熱素子はセラミック支持体上に実質的に均一に付着され、そ れによって加熱素子の分離部分の連結部から及び／又は加熱素子とセラミックの 間の分離連結部から起こる応力を避ける。 既に述べたように、加熱素子１２２を加熱器ブレード１２０の外表面上に、即 ち接触している表面とは反対のブレード表面又は挿入されたシガレット２３に熱 的に近いところに付着して構成を容易にすることが好ましい。また加熱素子１２ ２をこの外表面上に付着することによって、加熱素子のために相対的に強い支持 体が形成され、加熱素子は喫煙者によって挿入、一時的な調整及び除去中にシガ レットとの直接的な強力な相互作用が生じるのを避ける。かかる有利な機械的な 構成は加熱素子１２２が挿入されたシガレットに接触する金属支持体３００及び 下にあるセラミック層３１０を加熱し、最初に挿入されたシガレットに伝導によ って熱を移動し、もし脈動される加熱器ブレード１２０と挿入されたシガレット との間に適切な界面が維持されないなら、次に対流及び放射によって熱を移動す ることを要求する。好ましくは、加熱素子１２２は下にある加熱器ブレード１２ ０の大部分を加熱するように熱的に設計され、最終的に充分なサイズ（例えば１ ８平方ｍｍ）を有する挿入されたシガレットの部分を加熱し、喫煙者に許容しう る一服を与える。加熱素子１２２からシガレット２３への熱移動は加熱器が相対 的に薄い層３００及び３１０を通って熱エネルギーのパルス（脈動）を供給する のであまり非効率であってはならない。加熱素子１２２はそれ自体、選 択される材料及び付着技術にもよるが、約１〜２ｍｉｌ厚さである。加熱素子は 前述のＭＣｒＡｌＹ合金、ＦｅＣｒ １０−２０％クロム、７−２７％鉄、０−１１％銅、０−５％マンガン、０．３ −４．６％シリコン、及び時には１％モリブデン、及び０．２５％チタン；Nich rome Ｉは６０％ニッケル、２５％鉄、１１％クロム、及び２％マンガンを含有 し、Nichrome IIは７５％ニッケル、２２％鉄、１１％クロム、及び２％マンガ ンを含有し、そしてNichrome IIIは８５％ニッケル及び１５％クロムを含有する 熱抵抗性合金である）又はアルミナイドであることができる。また、相対的に低 い熱伝導性を有するセラミック層は関連するハブにかなりの量の熱を伝えること はないだろう。金属層はセラミックより高い熱伝導性を有するが、短いパルス時 間及び小さな断面のため、例えば約５〜１０％より大きな熱を伝えることはない だろう。 挿入されたシガレットに対する初期の横方向又は半径方向の空気流は初期の縦 方向の流れより望ましい煙の生成を生じることがわかった。間隙１３０及び１３ ５は挿入されたシガレットと接触して吸われる空気のための通路を与える。加熱 器ブレードの区域を穿孔することによって及び／又はバリヤーブレードを穿孔す ることによって横方向の空気の流れを最適化するために追加の空気の通路が与え られる。穿孔はセラミック被覆３１０及び加熱器被覆１２２を適用した後にレー ザーによって又は適用前に機械的な孔あ け機によって達成することが好ましい。加熱素子を付着する前に加熱器ブレード をパターン化し穿孔すること又は付着後加熱器ブレードを穿孔することを避ける ためには、もし適切な空気流が間隙と組合わされて達成されるなら、バリヤーブ レードのみを穿孔することができる。 上記のように、間隙１３０，１３５は近くのブレードの加熱を避けるため及び 蒸気の封じ込めを最小にするために与えられる。さらに、これらの間隙は加熱器 ブレード１２０及びバリヤーブレード２２０の熱膨張及び収縮を可能にする。前 述した単一ハブを使用する具体例（図８）では、間隙１３０，１３５は隣接する ブレードの縦方向側面間に規定され、温度によって誘発される横方向の変化を埋 め合わせる。横方向の変化は単一ハブに対面するブレードの端が自由なので許容 される。前述した二重ハブの具体例では、間隙１３０及び１３５は長く伸ばされ た長方形波によって規定され、隣接するブレードの縦方向側面間及び丸められた 又は四角形にされた自由ブレード端と対面するハブ２１０との間の間隙を与える 。 間隙１３０が隣接する、組合わせられる加熱器ブレード１２０の縦方向側面に 沿ってのみ伸びる図６Ａに示される具体例では、バリヤーブレード２２０は各ハ ブ１１０及び２１０によって両端で結合される。ハブ１１０はセラミック被覆３ １０で被覆されず（即ち、金属支持体３００は露出される）、その結果ハブ１１ ０は加熱素子１２２のための共有地として作用する。ハブ１１０は挿入開口部３ ６０を規定するが、この具体例ではフレアされていない。図６ Ｂは間隙１３５がＵ形を規定する以外は同じ具体例を示している。バリヤーブレ ード２２０はハブ１１０及び２１０の両方にそれぞれ一体として形成され、加熱 器ブレード１２０はハブ１１０から伸びている。ブレードの一端が対面する位置 にあるハブに対して自由である、このような間隙の形状は縦方向において加熱器 ブレード１２０の熱膨張及び収縮を可能にし、それによって応力を減らす。 さらに図８には挿入開口部３６０を規定するハブ２１０を有さない具体例が示 されている。挿入開口部３６０はハブ１１０から同じ方向に縦に伸びるバリヤー ブレード２２０と加熱器ブレード１２０の自由端によって規定される。自由ブレ ード端はブレードが膨張して熱膨張から生じるブレードの望ましくない過度の内 側への曲がり又は片寄りを軽減することを可能にする。過度の内側への片寄りは 円筒形受口ＣＲの内径を減少させ、それによってシガレットを挿入及び除去する ために必要な潜在的な損害を与える力を増加させる。また、自由ブレード端は自 由端がハブに対して片持状態にあるので必要な挿入力を減らすのに有利である。 さらに、この具体例に示されるように、加熱器及びバリヤーブレードの幅は等し い必要はない。加熱器ブレード１２０はどのような具体例であっても約１．５ｍ ｍ幅であることが好ましい。 別の具体例を、図１０を参照して説明する。図１０では加熱器１２２は加熱器 ブレード１２０の内側に、即ち円筒形受口ＣＲを規定する表面に付着され、加熱 器１２２が挿入されたシガレットに直接接触又は密接に近い状態にある 。図からわかるように、セラミック層３１０はブレード１２０の金属層３００の 内側に設けられ、加熱器１２２はセラミック層３１０上に設けられている。電気 的な連結は前述のとおりである。開示された具体例のいずれもがこの加熱器の位 置を採用することができる。かかる構成を作る方法としては、ブレードを形成し 、上記のいずれかの順序で金属シート上にセラミック及び加熱器層を適用し、次 いで閉じた形状に回転し溶接して挿入されたシガレットに面するブレード１２０ の内側に加熱器１２２を有する管を形成する。 とりわけ、この製造技術は適当な金属シートをスタンプして、図１１のように くし状の配列で連結領域ＣＳから垂直に伸びる多数のブレード１２０，２２０（ もしバリヤーブレード２２０が使用されるなら）を形成することを含む。この配 列はマスクされ、絶縁セラミック層はマスクされていないブレードともし望むな ら連結領域ＣＳに適用される。次に、その配列は再びマスクされ、抵抗加熱素子 １２２は例えばスクリーン印刷によって選択されるブレードに適用される。次い で連結リード線が付けられる。次に連結領域ＣＳが前述のように電気的共通ハブ １１０を形成するように加熱器が回転される。連結領域ＣＳが方向Ａに回転され るとき、加熱器１２２が図１０に示すように挿入されたシガレットに直接面する ような円筒形加熱器の配置が形成され、あるいは方向Ｂに回転されるとき、加熱 器がシガレットから外側に面するような、即ち金属支持体３００が他の図（例え ば図１２）に示すようにシガレットに面する ような円筒形加熱器が形成される。 また、加熱器の円筒形形状は適切な導電性材料のシートから図１３に示すよう なパターンＰをスタンプすることによって形成することができる。パターンＰは スポーク状の配置を形成するための半径方向の外側に伸びる多数の間隔を置いて 配置されたアーム４２０を有する中央ハブ４１０から構成される。アーム４２０ は前述のように絶縁層と抵抗加熱器で被覆される。ある具体例では、ハブ４１０ は好ましくはハブ４１０から最も遠い加熱器１２２の端で関連するアーム４２０ にそれぞれ電気的に接続される各抵抗加熱器とともに共有地として作用する。そ れぞれの正の接点は好ましくはハブ４１０に最も近い加熱器１２２の端で各加熱 器のために設けられ、全ての接続が、即ち正の加熱器の接続及び共通ハブ４１０ が密接に設けられる。次にアーム４２０は円筒形受口を規定するためにハブの平 面に垂直になるように折られる。折られる方向によっては、加熱器１２２又はア ーム４２０のいずれかが挿入されたシガレットに直接面することになるだろう。 前述の具体例のいずれにおいても、図１１及び１２に示されるような共通ブレ ード３２０が共通ハブ１１０をピン９９Ｂを介して出力供給に電気接続するため に使用することができる。共通ブレード３２０は他のブレードと同じ方向でハブ １１０から伸びており、製造中はセラミック又は抵抗加熱器のいずれも被覆され ない。即ち、共通ブレード１２０は支持体３００を含むようにマスクされる。あ るいは共通ブレードはセラミック３１０で被覆され、周囲の構 成部品から共通ブレードを電気的に絶縁するためにセラミック３１０で被覆され る。従って、全ての加熱器１２２のための負の共通の接点は共通ハブ１１０とは 反対側の共通ブレード３２０の端に形成される。同様に、各加熱器１２２のため のそれぞれの正の接続は電気接続がハブ１１０とは反対側の加熱器の端にあるよ うに、ハブ１１０とは反対側の加熱器ブレード１２０の端に形成される。従って 、もし望むなら共通ハブ１１０はシガレットのための挿入端３６０を規定するよ うに作用させることができ、ブレード１２０，３２０を例えばスペーサー４９に 反対端で支持することができる。 いずれの具体例においても、各加熱器のための負の接続は例えばそれぞれの正 の接点１２８とは反対側の加熱器の端に付着された適切な負の接点によって個々 に作ることができる。従って、かかる具体例ではブレード及びハブは電気伝導性 である必要はない。また、いずれの具体例においても単一の加熱器は共通の出願 人の審査途上にある米国特許出願Ser．No.１０５３４６（１９９３年８月１０日 出願）（この文献は参考としてここに組入れる）に開示されたような喫煙物品の タバコウエブ、従来のシガレットのような形態でタバコを加熱するために適切な 負の接続で開示されたように積層配置を有する構造又はブレード又は他の構成を 含むことができる。 図１４を参照すると、ブレード１２０が追加の不可欠な部分１２０Ａを含む別 の具体例が示されている。例えば、図１１のブレード又は図１３のアームは前述 の具体例の約 ２倍の長さに伸ばすことができる。各加熱器のための正の接続は支持体部分１２ ０Ａ上にセラミック電気絶縁層（例えば延長層３１０）を適用し、次いでセラミ ック被覆部分１２０Ａ上に抵抗加熱器１２２の端に電気的に接触する接触材料１ ２８Ａを適用することによって与えられる。あるいは、ブレード部分１２０Ａか ら電気的に絶縁された連結ワイヤー又は通路が接触材料１２８Ａの代わりに使用 される。ハブ１１０及び加熱器ブレード１２０、及びもし望むならバリヤーブレ ード２２０を図１１及び１３を参照して述べたように配列することができる。ブ レード部分１２０Ａは加熱器１２０との接点とは反対側の端１２０Ｅが共通ハブ １１０に最も近くなり、正の接点として機能するように、そして電気接続の全て がハブ１１０の方向に設けられるように、約１８０°折られる。領域１２０Ａと 加熱素子１２２を担持するブレード１２０の領域との間で折られる部分はブレー ドの残りより狭い幅を有することができる。この折られたブレードは挿入された シガレットの周囲を柔軟に形成するのに役立ち、シガレットを受けるために挿入 中わずかに広がり、次いでシガレットの周囲を心地良く収縮する。 本発明の様々な具体例は全て標準的な使用条件のもとで有効量のフレーバータ バコ反応成分を喫煙者に運ぶように設計されている。特に、８回の喫煙で５〜１ ３ｍｇ、好ましくは７〜１０ｍｇのエアロゾルを喫煙者に運搬することが望まし く、各喫煙は２秒間隔で３５ｍｌの煙を有することが望ましいことが実際に理解 される。かかる運搬を達成 するために加熱素子１２２はシガレット２３と熱輸送関係にある場合は約２００ ℃〜約９００℃の温度を伝えるべきであることがわかった。さらに、加熱器ブレ ード１２０は約５ジュール〜約４０ジュール、好ましくは約１０ジュール〜約２ ５ジュール、さらに好ましくは約２０ジュールのエネルギーを消費することが好 ましい。低いエネルギー条件はシガレット２３の方に内側に曲げられた加熱器ブ レード１２０によって享受され、熱輸送関係を改良する。 所望の特性を有する加熱器ブレード１２２は約３ｍｍ²〜約２５ｍｍ²の有効表 面積を有し、約０．５Ω〜約３．０Ωの抵抗を有することが好ましい。さらに好 ましくは、加熱素子１２２は約０．８Ω〜約２．１Ωの抵抗を有するべきである 。もちろん、加熱器抵抗は加熱素子１２２を加熱するために必要な電気エネルギ ーを与えるために使用される特定の出力源３７によっても決定される。例えば、 上記の加熱素子抵抗は出力が約４．８〜５．８ボルトの全非負荷出力源と連続し て連結された四つのニッケル−カドミウムバッテリーセルによって供給される具 体例に相当する。変形例では、もしかかる連続連結されたバッテリーが６個又は ８個使用されるなら、加熱素子１２２は約３Ω〜約５Ω又は約５Ω〜約７Ωの抵 抗をそれぞれ有するべきである。 加熱素子１２２を作る材料は少なくとも１８００回のオン／オフサイクルを失 敗なしで信頼して繰り返し使用できることが保証されるものを選択することが好 ましい。加熱器ジグ３９は出力源３７と回路（それは３６００回以上使 用後廃棄されることが好ましい）を含むライター２５とは別々に廃棄可能である ことが好ましい。加熱素子材料及び他の金属構成部品はそれらが酸化しないこと 又はそうでなければ遭遇するいずれの温度でもシガレット２３と反応することを 保証する反応の全般的な不足性及びそれらの酸化抵抗性に基づいても選択される 。もし望むなら、加熱素子１２２及び他の金属構成部品は好適なセラミック材料 のような緩慢な熱伝導材料で包み、さらに酸化及び反応を避けることができる。 これらの規準に基づいた電気加熱手段のための材料としては、ドープされた半 導体（例えばシリコン）、炭素、グラファイト、ステンレス鋼、タンタル、金属 セラミックマトリックス、及び金属合金、例えば鉄を含む合金が挙げられる。好 適な金属セラミックマトリックスとしては、シリコンカーバイドアルミニウム及 びシリコンカーバイドチタンが挙げられる。ニッケルのアルミナイド及び鉄のア ルミナイドのような酸化抵抗性中間金属化合物も好適である。 しかしながら、さらに好ましくは、電気加熱素子１２２及び他の金属構成部品 は高温における表面劣化に対する抵抗性及び高い機械的強さの組合せを示す熱抵 抗性合金から作られる。加熱器ブレード１２０はＷＯ９４／０６３１４に記載さ れた蛇絞石形状で形成することができる。好ましくは、加熱素子１２２は融点の 約８０％までの温度で高い強さと表面安定性を示す材料から作られる。かかる合 金は超合金として一般に呼ばれるものを含み、一般にニッケル、鉄、又はコバル トに基づいている。例えば、アルミニウ ム及びイットリウムとの鉄又はニッケルの合金が好適である。好ましくは、加熱 素子１２２の合金は例えば酸化抵抗性を与えることによって加熱素子の性能をさ らに改良するためにアルミニウムを含む。好ましくは、ハブ及びブレードの金属 支持体３００と加熱素子１２２の両方がＮｉ₃Ａｌ又はＦｅ₃Ａｌ合金である。共 通の出願人の米国特許出願シリアルNo.，１９９４年１２月２９日出願（Attorne y Docket No. ＰＭ１７６７）に開示された合金も使用することができる。 明細書及び請求の範囲に記載及び規定された本発明の範囲及び趣旨とは離れな い限り、多くの修正、置換及び改良が可能であることは当業者にとって明らかで あろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ディーヴィー， シーサラマ シー. 米国， テネシー 37830， オーク リ ツジ， ハイ ポイント レーン 129 (72)発明者 ヒギンズ， チャールズ ティー. 米国， ヴアージニア 23229， リツチ モンド， グレンブルツク サークル 30 (72)発明者 ヘイズ， パトリック エイチ. 米国， ヴアージニア 23831， チエス ター， フオレスタル ロード 4540 (72)発明者 ハーマン， ハーバート 米国， ニユー ヨーク 11777， ポー ト ジエフアーソン， ウオーターヴユー ドライヴ 30 (72)発明者 ガンサート， ロバート ヴイ. 米国， ニユー ヨーク 11755， レイ ク グローヴ， アパートメント ２デ イ， ウイリアムズ ブールヴアード 20 (72)発明者 コリンズ， アルフレッド エル. 米国， ヴアージニア 23139， パウハ タン， ハンコツク ロード 2058 (72)発明者 キーン， ビリー ジェイ．， ジュニア 米国， ヴアージニア 23832， チエス ターフイールド， ブルー スタツク コ ート 12911 (72)発明者 ラロイ， バーナード シー. 米国， ヴアージニア 23112， リツチ モンド， ベイリー ブリツジ ロード 12821 (72)発明者 リリー， エー． クリントン， ジュニ ア 米国， ヴアージニア 23832， チエス ターフイールド， ウオーターフオウル フライウエイ 9641

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．タバコ香味媒体を加熱するための電気エネルギー源を有する喫煙物品に使 用するための加熱器であって、その加熱器が： 導電性材料の支持体； 前記支持体の少なくとも一部分に付着した電気絶縁体； 及び 前記電気絶縁体に付着した電気抵抗加熱素子 を含み、前記加熱素子の第１端が前記導電性支持体に電気的に接続され、前記加 熱素子の第２端及び前記加熱素子の第１端と第２端の間の前記加熱素子の部分が 前記絶縁体によって前記導電性支持体から電気的に絶縁され、前記支持体及び前 記加熱素子の前記第２端が電気エネルギー源に電気的に連結されるように適応さ れ、抵抗加熱回路が前記加熱素子を加熱するために形成され、それがタバコ香味 媒体を順に加熱する加熱器。 ２．円筒形シガレットを加熱するためのエネルギー源を有する喫煙物品に使用 するための加熱器であって、その加熱器が： （a）挿入された円筒形シガレットを受けるための受口を規定する多数の導電 性ブレードと（b）喫煙物品内に支持された導電性の、共通の端ハブ（end hub） （ブレードは端ハブから伸びている）を規定するために多数の間隙を設けた導電 性材料の円筒管； 多数の導電性ブレードの少なくとも一つの上に付着された電気絶縁体； 前記絶縁体に付着された電気抵抗加熱素子を含み、前記加熱素子の第１端は多 数の導電性ブレードの少なくとも一つに電気的に連結され、前記加熱素子の第２ 端及び第１端と第２端の間の前記加熱素子の部分が前記絶縁体によって前記少な くとも一つの導電性ブレードから電気的に絶縁され、前記端ハブは電気エネルギ ー源と電気接触されるように適応され、前記加熱素子の第２端は電気エネルギー 源と電気接触されるように適応され、抵抗加熱回路は前記電気抵抗加熱素子を加 熱するために形成され、それが挿入されたシガレットを順に加熱する加熱器。 ３．前記電気絶縁体が挿入されたシガレットに面する前記管の表面と反対側の 前記管の外表面上に付着されている請求の範囲第２項記載の加熱器。 ４．少なくとも一つのブレード、付着された絶縁体、及び結合された加熱素子 が加熱素子を加熱した時に熱膨張を補償するような熱膨張率をそれぞれ有する請 求の範囲第２項又は第３項記載の加熱器。 ５．間隙が多数の縦方向に伸びるブレードを規定するために前記管に対して縦 方向に伸びる請求の範囲第２項、第３項又は第４項記載の加熱器。 ６．間隙が螺旋形になっている請求の範囲第２項、第３項又は第４項記載の加 熱器。 ７．間隙が加熱された加熱素子及び結合されたブレードから隣接ブレードまで の熱損失を最小にするように作られている請求の範囲第２項〜第６項のいずれか 記載の加熱器。 ８．間隙が加熱されたシガレットによって発生した蒸気の逃避を最小にするよ うに作られている請求の範囲第２項〜第６項のいずれか記載の加熱器。 ９．前記管が挿入されたシガレットと親密に接触するためにシガレットの挿入 のための入口と相対的に狭くされた部分を含む請求の範囲第２項〜第８項のいず れか記載の加熱器。 10．前記入口が挿入されるシガレットよりわずかに大きい直径を有する請求の 範囲第９項記載の加熱器。 11．前記管がさらに入口と狭くされた部分の間にスロート領域を含み、そのス ロート領域が入口端から狭くされた部分まで徐々に減少する直径を有する請求の 範囲第９項又は第１０項記載の加熱器。 12．ブレードが狭くされた部分を規定するために内側に向けて弓形に曲げられ ている請求の範囲第９項、第１０項又は第１１項記載の加熱器。 13．入口が前記共通の端ハブとは反対側の管の端に設けられ、前記ブレードの 自由端によって規定される請求の範囲第９項〜第１２項記載の加熱器。 14．さらに共通の端ハブから前記管の反対端に設けられた別の端ハブ、シガレ ットの挿入のための入口を規定する他の端ハブを含む請求の範囲第９項〜第１３ 項のいずれか記載の加熱器。 15．さらに共通の端ハブから前記管の反対端に設けられた別の端ハブを含む請 求の範囲第２項〜第８項のいずれか記載の加熱器。 16．間隙がブレードと別の端ハブの間で伸びる請求の範囲第１５項記載の加熱 器。 17．さらに前記加熱素子の第２端に電気的に接続された正の電気接点を含む請 求の範囲第２項〜第１６項のいずれか記載の加熱器。 18．各接続された加熱素子の第１端が接続されたブレードに電気的に接続され るように前記各絶縁体に付着した接続された加熱素子と多数のブレードの少なく とも二つにそれぞれ付着した少なくとも二つの電気絶縁体をさらに含み、前記共 通の端ハブが接続された加熱素子のために電気共有地として作用し、各接続され た加熱素子の第２端が電気エネルギー源にそれぞれ電気的に接続されるように適 応されている請求の範囲第２項〜第１７項のいずれか記載の加熱器。 19．絶縁体及び接続された加熱素子がブレードに一つおきに付着されている請 求の範囲第１８項記載の加熱器。 20．絶縁体が多数のブレードのそれぞれに付着され、接続された加熱素子がブ レードに一つおきに付着されている請求の範囲第１８項記載の加熱器。 21．接続された加熱素子を有する多数のブレードが挿入されたシガレットの予 め決定された所望の喫煙数に関連される請求の範囲第１８項記載の加熱器。 22．接続された加熱素子を有するブレードの数が予め決定された喫煙数に等し い請求の範囲第１８項記載の加熱器。 23．接続された加熱素子を有するブレードの数が挿入さ れたシガレットの予め決定された所望の喫煙数の２倍に等しい請求の範囲第１８ 項記載の加熱器。 24．接続された加熱素子を有する二つのブレードがそれぞれ同時に加熱される 請求の範囲第１８項記載の加熱器。 25．前記電気絶縁体が挿入されたシガレットに面する前記管の表面とは反対側 の前記管の外表面に付着されている請求の範囲第１８項〜第２４項のいずれか記 載の加熱器。 26．穿孔が少なくとも一つのブレードを通るように設けられている請求の範囲 第２項〜第２５項のいずれか記載の加熱器。 27．前記加熱素子が挿入されたシガレットに面するように前記電気絶縁体が前 記管の内表面に付着されている請求の範囲第２項〜第１７項のいずれか記載の加 熱器。 28．前記円筒形管の導電性材料が鉄アルミナイド及びニッケルアルミナイドか らなる群から選択され、前記加熱素子が鉄アルミナイド及びニッケルアルミナイ ドからなる群から選択された電気抵抗材料を含む請求の範囲第１項〜第２７項の いずれか記載の加熱器。 29．前記導電性の管又は支持体が鉄アルミナイドを含み、前記電気抵抗加熱素 子が鉄アルミナイドを含み、前記電気絶縁体がアルミナ、ジルコニア、ムライト 、及びアルミナ及びジルコニアの混合物からなる群から選択される請求の範囲第 １項〜第２８項のいずれか記載の加熱器。 30．前記絶縁体がイットリアで部分的に安定化したジルコニアを含む請求の範 囲第１項〜第２９項のいずれか記載の加熱器。 31．少なくとも一つの前記導電性支持体又は管及び前記抵抗加熱素子が約７７ ．９２％ Ｎｉ、約２１．７３％ Ａｌ、約０．３４％ Ｚｒ及び約０．０１％ Ｂを含む請求の範囲第１項〜第３０項のいずれか記載の加熱器。 32．前記導電性管又は支持体がＺｒ及びＢからなる群から選択された改質剤を 有するニッケルアルミナイドを含む請求の範囲第１項〜第３１項のいずれか記載 の加熱器。 33．前記加熱素子がＺｒ及びＢからなる群から選択された改質剤を有するニッ ケルアルミナイドを含む請求の範囲第１項〜第３２項のいずれか記載の加熱器。 34．前記円筒形管がさらに共通の端ハブから伸びる導電性材料の共通ブレード を含み、前記共通のブレードが電気エネルギー源と電気接触されるように適応さ れている請求の範囲第１８項記載の加熱器。 35．前記共通のハブがシガレットの挿入のための入口を規定し、前記加熱素子 の第１端が前記共通のハブに対して近く、前記加熱素子の第２端が前記共通のハ ブに対して遠い請求の範囲第１８項記載の加熱器。 36．前記加熱素子の第１端が前記共通のハブに対して遠く、前記加熱素子の第 ２端は前記共通のハブに対して近い請求の範囲第１３項記載の加熱器。 37．円筒形シガレットを加熱するための電気喫煙物品に使用するための加熱器 を形成する方法であって、以下の工程を含む方法： 導電性材料を与える； （a）間に間隙を有する導電性材料から多数のブレード、 及び （b）共通の端ハブをブレードが共通端領域から伸びるように形成する； 多数の導電性ブレードの少なくとも一つの上に電気絶縁体を形成する； 加熱器の第１端が少なくとも一つの導電性ブレードと電気接触されるように形 成された電気絶縁体上に電気抵抗加熱器を形成する； 形成された加熱器の第２端上に電気接点を形成する；及び挿入されたシガレッ トを受けるための円筒形受口中に多数のブレードと共通領域を形成する。 38．電気絶縁体及び抵抗加熱器を形成する工程が各絶縁体及び抵抗加熱パター ンをマスキングし、熱スプレーすることによって行われる請求の範囲第３７項記 載の方法。 39．前記多数のブレードを形成する工程が導電性材料の管をレーザーカットし て多数のブレードを形成することを含む請求の範囲第３７項又は第３８項記載の 方法。 40．管の上に電気絶縁体を形成する工程の前に多数のブレードを形成すること をさらに含む請求の範囲第３７項、第３８項又は第３９項記載の方法。 41．導電性材料を与える工程が導電性材料のシートを管にスタンプすることを 含む請求の範囲第３７項、第３８項、第３９項又は第４０項記載の方法。 42．前記ブレード形成工程が管の縦軸に対して平行に伸びるブレードを形成す ることを含む請求の範囲第３７項〜第４１項のいずれか記載の方法。 43．前記ブレード形成工程が導電性材料の管の縦軸に関して螺旋形であるブレ ードを形成することを含む請求の範囲第３７項〜第４１項のいずれか記載の方法 。 44．回転する管に対して縦方向にカッターを移動しながら管を回転することに よって螺旋形のブレードが形成される請求の範囲第４３項記載の方法。 45．前記電気絶縁体の形成工程中に導電性材料の管を回転することをさらに含 む請求の範囲第３７項〜第４４項のいずれか記載の方法。 46．電気抵抗加熱器を形成する各工程間で管を回転することをさらに含む請求 の範囲第４５項記載の方法。 47．導電性材料のシートをスタンプ（型押）して共通の区域及び分割された方 向で共通の区域から垂直に伸びる多数のブレードを形成し、そして共通の区域を 回転してそこから伸びる多数のブレードを有するハブを形成し円筒形シガレット を受けるための受口を規定することをさらに含む請求の範囲第３７項〜第４６項 のいずれか記載の方法。 48．導電性材料のシートをスタンプして中央ハブとそこから放射状に伸びる多 数のブレードを形成し、同じ方向でブレードを折って円筒形シガレットの挿入の ための受口を規定することをさらに含む請求の範囲第３７項〜第４６項のいずれ か記載の方法。 49．各前記ブレードの区域を形成された共通のハブの方向に約１８０°に折っ て、加熱器の第１端が共通のハブに近づくように形成されることをさらに含み、 共通のハブの方向にブレードの折られた第２部分に沿って加熱器の第２ 端から電気接続を形成することをさらに含む請求の範囲第４８項記載の方法。